基于细观和宏观尺度混凝土开裂数值试验研究

发布时间：2021-06-23 22:38

　　随着我国坝工技术不断提高,混凝土的建设正在快速发展。为了保证经济效益和人民生命财产安全,对这些大体积混凝土结构的稳定性和开裂风险做出一个科学的评价已成为工程建设过程中必须面对和解决的重要课题。由于混凝土材料的复杂性,通过实验方法无法准确测得大体积混凝土的断裂性能,而通过数值试验研究方法测得混凝土的断裂性能是一中有效的方案。本文文从混凝土细观尺度出来,采用蒙特卡罗法并结合Python语言二次开发编写随机骨料程序,基于扩展有限元法探讨了混凝土细观组成界面、砂浆、骨料的材料性能对混凝土宏观力学性能的影响。将细观数值模拟得到的数据引入宏观力学分析中,研究了混凝土三点弯曲梁在不同砂浆强度、不同断裂能、不同尺寸厚度、不同初始裂缝长度和初始裂缝位置不同的情况下损伤损化特征和断裂参数。结合Koyna重力坝实例,研究了不同筑坝混凝土的抗拉强度和不同坝体初始裂缝长度对重力坝宏观损伤演化特征和动态特性的影响、得出以下结论:（1）基于扩展有限元法模拟细观尺度混凝土在单轴拉重荷载作用下开裂全过程,分析混凝土受拉力应变曲线,研究表明界面、砂浆和骨料参数对混凝土宏观力学性能影响显著。（3）通过结合线性叠加原理和双K... 

【文章来源】：西安理工大学陕西省

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－２单轴拉伸实验??Ｆｉｇ．?１－２?Ｕｎｉａｘｉａｌ?ｔｅｎｓｉｌｅ?ｔｅｓｔ??（２）等效裂缝模型??基本原理［１４：１是将裂缝长度等同为也，其中ｆｌ

１?■?７＿?１研究技术路线??本文从研究混凝土细观尺度出发，基于扩展有限元法对混凝土细观和宏观展开数值??试验研宄，具体技术路线如图１－３所示。??ｆ?’、??采用家特卡翠法结和Ｐｙｔｈｏｎ??语言编写随机骨料模型程序??ｖ???／??基于ＸＦＥＭ模拟混凝土细??观尺度的单轴粒伸破坏??＼？?????界面｜?［砂浆ｊ?｜骨料??棍凝土宏观力学性能??静力分析混凝土三点弯曲｜?｜动力分析重＾

２．１．１位移模式的建立??扩展有限元法基本的思想是采用局部附加函数来改进传统有限元，使裂缝几何独立??于计算网格。任何带裂纹的物体，其扩展的有限元网格如图２－１所示。位移可分为连续??和不连续部分。任意裂纹的有限元离散位移［５５］表达式为：??ｕ?—?ｕｃｏｎｔ?＋?ｕｄｉｓｃ?（２．１）??Ｅｎｒｉｃｈｊｃｅｎ?ｂｙ?ｃｒａｃｋ－ｔｉｐ?ｍｎｃｔｉｏ－ｎ??Ｃｒａｃｋ?＼??，，＼?，?，?ｊ?．??ｌ?＾?Ｃｌａｓｓｉｃａｌ?ｅｌｅｍｅｎｔ??＼?Ｖ?Ｓｐｌｉｔ?ｅｌｅｎｓｅｎｔ???＼—Ｅ］￣Ｅ３￣Ｅ３——￣Ｈ???Ｅｆｅ－Ｅｈ＾Ｅ３￣Ｅ３￣Ｊ——?？￣？－??Ｔ?Ｔｉｐ?ｅｌｅｍｅｎｔ???ｔｌ￣￣Ｅ３?Ｓｒ－——?＾￣？??［３￣ＥＪ￣ＥＪ—Ｅ＾Ｅ３￣Ｅ］?＼?—??Ｃｒａｃｋ?ｔｉｐ??Ｅｎｒｉｃｈｍｅｎ?ｂｙ?Ｈｅａｖｉｓｉｄｅ?ｆｕｎｃｔｉｃｎ??图２－１含任意一条裂纹的有限元网格??Ｆｉｇ．２－１?Ｅｎｒｉｃｈｅｄ?ｎｏｄｅｓ?ｉｎ?ｔｈｅ?ＸＦＥＭ??通过常规有限元逼近求解连续部分：??Ｍｃ〇？，Ｋ?（２．２）??ｉｅ／??式中，％为结点位移，ｉ为离散区域内所有结点集，％为结点形函数。不连续部分的位??移可表示为?＿??ｕｄｉｓｃ＾?Ｙ，Ｎｉ（ｘ）＇ｌｆ／（ｘ）＇ａｉ?（２．３）??ｉ＆Ｎｃｕｔ??式中，ｉＶ＾为加强结点集为单位分解函数，ａ为结点ｊ！的加强未知量，！为整??体加强函数。??对于无加强区域


本文编号：3245791